ВЕШТАЧКИ САТЕЛИТИ: ЧЕМУ СЛУЖЕ, КАКО РАДЕ, ТИПОВИ, ВАЖНО - АРТЕ - 2025

У сателити су возила или уређаја изграђене посебно да буде пуштен на простору без посаде, како би се орбиту око Земље или других небеских тела.

Прве идеје о изградњи вештачких сателита потекле су од аутора научне фантастике, на пример Јулеса Верна и Артхура Ц. Цларка. Потоњи је био раднички официр Краљевског ратног ваздухопловства и на крају Другог светског рата замишио је идеју за коришћење три сателита у орбити око Земље за одржавање телекомуникационе мреже.

Слика 1. Умјетни сателит који кружи око Земље. Извор: Викимедиа Цоммонс.

У то време још нису била доступна средства за постављање сателита у орбиту. Требало је још неколико година да америчка војска произведе прве сателитске комуникације почетком 1950-их.

Свемирска трка између Сједињених Држава и Совјетског Савеза подстакла је вештачку сателитску индустрију. Први успешно постављен у орбиту био је совјетски сателит Спутник 1957. И одашиљао је сигнале у распону од 20-40 МХз.

Након тога уследило је лансирање Ецхо И у Сједињене Државе, у сврху комуникације. Отада су бројне силе у орбиту наследиле бројне силе, а након тога су се многе државе придружиле новој технологији.

За шта су вештачки сателити?

-У телекомуникацијама, за поновни пренос радио, телевизијских и мобителских порука.

- у научним и метеоролошким истраживањима, укључујући картографију и астрономска посматрања.

-За војне обавештајне сврхе.

-За навигацију и локацију користи, јер је ГПС (Глобал Поситионинг Систем) један од најпознатијих.

-Пратити површину земљишта.

-У свемирским станицама дизајнираним за доживљај живота изван Земље.

Како функционишу?

У својој Принципији Исаац Невтон (1643-1727) установио је шта је потребно за постављање сателита у орбиту, мада је уместо сателита као пример користио топовску куглу испаљену с врха брда.

Пуштен одређеном хоризонталном брзином, метак следи уобичајену параболичну путању. Повећавањем брзине, хоризонтални досег постаје све већи и већи, нешто што је било јасно. Али да ли ће одређена брзина метак пробити у орбиту око Земље?

Земља кривуља од линије тангенте на површину брзином од 4,9 м на сваких 8 км. Било који предмет ослободјен из мировања пасти ће 4,9 м током прве секунде. Стога, када метак испаљује водоравно са врха брзином од 8 км / с, паће 4,9 м током прве секунде.

Али и Земља ће се за то време спустити 4,9 м, јер се савија испод топовске кугле. То се наставља хоризонтално кретати, прекривајући 8 км и остаће на истој висини у односу на Земљу током те секунде.

Наравно, иста ствар се дешава и после следеће секунде и у свим узастопним секундама, претварајући метак у вештачки сателит, без икаквог додатног погона, све док нема трења.

Међутим, трење изазвано отпором ваздуха је неизбежно, због чега је неопходна ракета за потискивање.

Ракета подиже сателит на велику висину, где тања атмосфера нуди мањи отпор и пружа му потребну хоризонталну брзину.

Таква брзина мора бити већа од 8 км / с и мања од 11 км / с. Последња је брзина бекства. Пројектован овом брзином, сателит би напустио гравитациони утицај Земље, одлазећи у свемир.

Вештачка сателитска структура

Вештачки сателити садрже различите сложене механизме за обављање својих функција, који укључују пријем, обраду и слање различитих врста сигнала. Они такође морају бити лагани и имати аутономију рада.

Главне структуре су заједничке свим вештачким сателитима, који заузврат имају неколико подсистема у складу са наменом. Монтирани су у кућиште направљено од метала или других лаких једињења, које служи као ослонац и назива се магистрала.

У аутобусу можете пронаћи:

- Централни управљачки модул, који садржи рачунар, са којим се подаци обрађују.

- Пријем и одашиљање антена за комуникацију и пренос података радио таласима, као и телескопима, камерама и радарима.

- Систем соларних панела на крилима, како би се добила потребна енергија и пуњиве батерије када је сателит у сенци. Зависно од орбите, сателитима је потребно око 60 минута сунчеве светлости да би се поново напунили батерије, ако су у ниској орбити. Удаљенији сателити троше много више времена изложени сунчевој радијацији.

Пошто сателити проводе дуго времена изложени овом зрачењу, потребан је систем заштите да не би дошло до оштећења других система.

Изложени делови се јако загреју, док у сенци постижу екстремно ниске температуре, јер нема довољно атмосфере да регулише промене. Из тог разлога су потребни радијатори да елиминишу топлоту и алуминијумски поклопци да би сачували топлоту када је то потребно.

Врсте вештачких сателита

Вештачки сателити могу бити елиптични или кружни, у зависности од путање. Наравно, сваки сателит има додељену орбиту, која је углавном у истом смеру у којем се Земља окреће, а назива се асинхрона орбита. Ако из неког разлога сателит путује супротно, тада има ретроградну орбиту.

Под гравитацијом се предмети крећу елиптичним стазама према Кеплеровим законима. Умјетни сателити не избјегавају ово, међутим, неке елиптичне орбите имају тако мали ексцентричност да се могу сматрати кружним.

Орбите се такође могу нагнути у односу на Земљин екватор. На нагибу од 0 ° оне су екваторијалне орбите, ако су 90 ° оне су поларне орбите.

Надморска висина сателита је такође важан параметар, с обзиром да је између 1500 - 3000 км први појас Ван Алена, регион који треба избегавати због велике брзине зрачења.

Слика 2. Орбите, висине и брзине вештачких сателита. Избачени сателити прелазе у орбиту гробља, иако има остатака у свим орбитама. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Сателитске орбите

Орбита сателита је изабрана у складу са мисијом коју има, јер постоје више или мање повољне висине за различите операције. Према овом критеријуму, сателити су класификовани као:

- ЛЕО (Лов Еартх Орбит) , висине су између 500 и 900 км и описују кружну стазу, са периодима од око 1 сат и по и нагиб од 90 °. Користе се за мобилне телефоне, факсове, личне позиве, за возила и бродове.

- МЕО (средња земаљска орбита) , налазе се на надморској висини између 5000-12000 км, нагибу од 50 ° и приближно у периоду од 6 сати. Такође су запослени у мобилним телефонима.

- ГЕО (геосинхрона земаљска орбита) , или геостационарна орбита, иако постоји мала разлика између два појма. Први могу бити променљивог нагиба, док су други увек на 0 °.

У сваком случају, налазе се на великој надморској висини -36.000 км више или мање. Они путују кружним орбитама у периодима од 1 дана. Захваљујући њима, између осталих услуга на располагању су факс, телефонија на даљину и сателитска телевизија.

Слика 3. Дијаграм орбита вештачких сателита. 1) Земља. 2) ЛЕО. 3) МЕО, 4) Геосинхроне орбите. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Геостационарни сателити

У почетку су комуникацијски сателити имали различита раздобља од Земљине ротације, али то је отежало позиционирање антена и комуникација је изгубљена. Решење је било да се сателит постави на висину тако да се његов период поклапао са ротацијом Земље.

На овај начин сателит орбитира заједно са Земљом и чини се да је фиксиран у односу на њу. Висина потребна за постављање сателита у геосинхронску орбиту је 35786,04 км и позната је као Цларкеов појас.

Висина орбите се може израчунати утврђивањем периода, користећи следећи израз, изведен из Њутоновог закона универзалне гравитације и Кеплерових закона:

Где је П период, а је дужина полу-главне осе елиптичке орбите, Г је универзална константа гравитације и М је маса Земље.

Пошто се на овај начин оријентација сателита у односу на Земљу не мења, то гарантује да ће он увек имати контакт са њом.

Најважнији вештачки сателити Земље

Спутник

Слика 4. Реплика Спутњика, првог вештачког сателита у орбити у историји. Извор: Викимедиа Цоммонс.

То је био први вештачки сателит у историји човечанства, који је у орбиту ставио бивши Совјетски Савез у октобру 1957. Овај сателит су пратила још 3, у оквиру програма Спутњик.

Први Спутњик био је прилично мален и лаган: 83 кг алуминијума углавном. Могао је да емитује фреквенције између 20 и 40 МХз, био је у орбити три недеље, након чега је пао на Земљу.

Реплике Спутњика данас се могу видети у многим музејима Руске Федерације, Европе, па чак и Америке.

Свемирски шатл

Друга позната мисија са посадом била је свемирски транспортни систем СТС или свемирски шатл који је био у функцији од 1981. до 2011. и учествовао је, између осталих важних мисија, у покретању свемирског телескопа Хуббле и међународне свемирске станице, поред мисија поправка осталих сателита.

Свемирски шатл је имао асинхрону орбиту и био је поново употребљив, јер је могао доћи и отићи на Земљу. Од пет трајеката, два су случајно уништена заједно с њиховим посадама: Цхалленгер и Цолумбиа.

ГПС сателити

Глобални систем за позиционирање надалеко је познат по прецизном лоцирању људи и предмета било где у свету. ГПС мрежа се састоји од најмање 24 сателита на високој надморској висини, од којих су са Земље увек видљива 4 сателита.

Они су у орбити на надморској висини од 20 000 км, а њихово време је 12 сати. ГПС користи математичку методу сличну триангулацији за процену положаја објеката, која се назива трилатација.

ГПС није ограничен на лоцирање људи или возила, већ је користан и за картографију, геодезију, геодезију, спасилачке операције и спортске праксе, између осталих важних апликација.

Свемирски телескоп Хуббле

То је вештачки сателит који нуди упоредиве никада раније виђене слике Сунчевог система, звезда, галаксија и далеког свемира, без да Земљина атмосфера или светлосно загађење блокирају или изобличују далеку светлост.

Слика 5. Поглед у свемирски телескоп Хуббле. Извор: НАСА путем Викимедиа Цоммонса.

Стога је његово лансирање 1990. године било најзначајнији напредак у астрономији у новије време. Хубблеов огромни цилиндар од 11 тона сједи на надморској висини од 54 миље (548 км) која кружи око Земље у кружном кретању, у трајању од 96 минута.

Очекује се да ће деактивирати између 2020. и 2025. године, а да ће га заменити свемирски телескоп Јамес Вебб.

Међународна свемирска станица

Познат као ИСС (Међународна свемирска станица), то је орбитирајућа истраживачка лабораторија, којом управља пет свемирских агенција широм света. До сада је највећи умјетни сателит који постоји.

За разлику од осталих сателита, у Свемирској станици постоје људи на броду. Поред фиксне посаде од најмање два астронаута, ову станицу су посетили и туристи.

Намјена станице је првенствено научна. Има 4 лабораторије у којима се истражују утицаји нулте гравитације и врше се астрономска, космолошка и климатска посматрања, као и разни експерименти у биологији, хемији и утицају зрачења на разне системе.

Цхандра

Овај вештачки сателит је опсерваторија за откривање рендгенских зрака које апсорбује Земљина атмосфера и због тога се не може проучавати са површине. НАСА га је ставила у орбиту 1999. године преко свемирског шатла Колумбија.

Иридиум комуникацијски сателити

Они чине мрежу од 66 сателита на надморској висини од 780 км у орбити типа ЛЕО, у периоду од 100 минута. Дизајнирала их је телефонска компанија Моторола како би омогућила телефонску комуникацију на неприступачним местима. Међутим, услуга је веома скупа.

Галилео сателитски систем

То је систем позиционирања који је развила Европска унија, еквивалентан ГПС-у и за цивилну употребу. Тренутно има 22 сателита која раде, али још је у изради. Може да лоцира особу или предмет са прецизношћу од једног метра у отвореној верзији и да је интероперабилан са сателитима ГПС система.

Ландсат серија

То су сателити посебно дизајнирани за посматрање земљине површине. Свој посао су започели 1972. Између осталог, они су задужени за мапирање терена, снимање података о кретању леда на половима и обиму шума, као и за истраживање рудара.

Глонасс систем

То је систем геолокације Руске Федерације, еквивалентан ГПС-у и мрежи Галилео.

Посматрање вештачких сателита

Вештачки сателити са Земље могу видети аматери, јер они одражавају сунчеву светлост и могу се видети као тачке светлости, чак и ако је сунце зашло.

Да бисте их лоцирали, препоручљиво је инсталирати неку од апликација за сателитску претрагу на телефон или се обратити интернет страницама које прате сателите.

На пример, свемирски телескоп Хуббле може се видети голим оком, или још боље, двогледом, ако знате где да тражите.

Припреме за посматрање сателита исте су као и за посматрање метеорских пљускова. Најбољи резултати се постижу у врло тамним и ведрим ноћима, без облака и без месеца, или са месецом ниском на хоризонту. Што даље од светлосног загађења то је боље, а такође бисте требали понијети топлу одећу и топле напитке.

Референце

1. Европска свемирска агенција. Сателити. Опоравак од: еса.инт.
2. Гианцоли, Д. 2006. Физика: принципи примјене. 6. Ед Прентице Халл.
3. Маран, С. Астрономија за лутке.
4. ПОТ. О свемирском телескопу Хуббле. Опоравак од: наса.гов.
5. Шта су вештачки сателити и како функционишу? Опоравак од: иоубиоит.цом
6. Викиверсити. Вештачки сателити. Опоравак од: ес.викиверсити.орг.